高考物理新近代物理知识点之相对论简介经典测试题含答案解析

高考物理新近代物理知识点之相对论简介经典测试题含答案解析

一、选择题

1．建立经典电磁场理论，并预言了电磁波存在的物理学家和创立相对论的科学家分别是()

A．麦克斯韦法拉第

B．麦克斯韦爱因斯坦

C．赫兹爱因斯坦

D．法拉第麦克斯韦

2．如图所示，参考系B相对于参考系A以速度v沿x轴正向运动，固定在参考系A中的点光源S射出一束单色光，光速为c，则在参考系B中接受到的光的情况是__________；

A．光速小于c，频率不变，波长变短B．光速小于c，频率变小，波长变长

C．光速等于c，频率不变，波长不变D．光速等于c，频率变小，波长变长

.在以下叙述3．物理学发展的过程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程

中，正确的说法是()

A．牛顿通过计算首先发现了海王星和冥王星

B．英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G被誉为能“称出地球质量的人C．爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学否定了经典物理学

D．开普勒经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点

4．以下说法中正确的是（）

A．红外线的波长比可见光的波长长,银行利用红外线灯鉴别钞票的真伪

B．麦克斯韦提出了电磁场理论,并用实验证实了电磁波的存在

C．多普勒效应说明波源的频率发生改变

D．狭义相对论认为:在惯性系中,不论光源与观察者做怎样的相对运动,光速都是一样的5．下列说法正确的是

A．做简谐运动的单摆，其振动能量与振幅和摆球质量无关

B．泊松亮斑是光的干涉现象，全息照相利用了激光的衍射原理

C．质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的

D．高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的偏振现象

6．世界上各式各样的钟：砂钟、电钟、机械钟、光钟和生物钟．既然运动可以使某一种钟变慢，它一定会使所有的钟都一样变慢．这种说法是（）

A．对的，对各种钟的影响必须相同

B．不对，不一定对所有的钟的影响都一样

C．A和B分别说明了两种情况下的影响

D．以上说法全错

7．牛顿把天体运动与地上物体的运动统一起来，创立了经典力学。随着近代物理学的发展，科学实验发现了许多经典力学无法解释的事实，关于经典力学的局限性，下列说法正确的是

A．火车提速后，有关速度问题不能用经典力学来处理

B．由于经典力学有局限性，所以一般力学问题都用相对论来解决

C．经典力学适用于宏观、低速运动的物体

D．经典力学只适用于像地球和太阳那样大的宏观物体

8．如图所示，鸡蛋和乒乓球都静止在地面上，关于二者所具有的能量关系，下列说法中正确的是（）

A．鸡蛋大B．乒乓球大

C．一样大D．无法进行比较

9．关于相对论的下列说法中，正确的是（）

A．宇宙飞船的运动速度很大，应该用相对论计算它的运动轨道

B．电磁波的传播速度为光速

C．相对论彻底否定了牛顿力学

D．在微观现象中，相对论效应不明显

10．爱因斯坦相对论告诉我们（）

A．运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变小

B．运动的钟变快，运动的尺缩短，运动的物体质量变大

C．运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动的物体质量变大

D．运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变大

11．引力波是指通过波的形式从辐射源向外传播的时空弯曲中的涟漪，1916年，一著名物理学家基于广义相对论预言了引力波的存在，此物理学家由于发现了光电效应的规律而获得了1921年诺贝尔物理学奖，2015年，美国激光干涉引力波天文台（LIGO）探测到首个

引力波信号，根据上述信息可知预言存在引力波的物理学家是

A．爱因斯坦B．伽利略C．牛顿D．普朗克

12．以下说法正确的是（）

A．核裂变与核聚变都伴有质量亏损，亏损的质量转化成能量

B． 射线和光电效应中逸出的电子都是原子核衰变产生的

C．真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动没有关系

D．原子核所含核子单独存在时的总质量不小于该原子核的质量

13．假设地面上有一列火车以接近光速的速度运行，其内站立着一个中等身材的人，站在路旁的人观察车里的人，观察的结果是( )．

A．这个人是一个矮胖子

B．这个人是一个瘦高个子

C．这个人矮但不胖

D．这个人瘦但不高

14．下列说法中正确的是________。

A．红外测温仪根据人体发射红外线的强弱来判断体温高低

B．相同频率的机械波和电磁波叠加时也能发生干涉现象

C．雷电时发出的声光从空气传入水中波长均减小

D．高速运动的飞船中测得舷窗的长度比静止在地面上的该飞船中测得的短

15．如图所示，一根10 m长的梭镖以相对论速度穿过一根10 m长的管子，它们的长度都是在静止状态下测量的，以下哪种叙述最好地描述了梭镖穿过管子的情况()

A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它

B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来

C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖

D．所有这些都与观察者的运动情况有关

16．用相对论的观点判断，下列说法错误的是()

A．时间和空间都是绝对的，在任何参考系中一个事件发生的时间和一个物体的长度总不会改变

B．在地面上的人看来，以10 km/s的速度运动的飞船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的

C．在地面上的人看来，以10km/s的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的宇航员却感觉到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些

D．当物体运动的速度v?c时，“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计

17．在物理学发展的历程中，许多物理学家的科学研究推动了人类文明的进程，以下对几位物理学家所做科学贡献的叙述正确的是（）

A．牛顿运用理想实验法得出“力不是维持物体运动的原因”

B．安培总结出了真空中两个静止点电荷之间的作用规律

C．爱因斯坦创立相对论，提出了一种崭新的时空观

D．法拉第在对理论和实验资料进行严格分析后，总结出了法拉第电磁感应定律

18．与相对论有关的问题，下列说法正确的是（）

A．火箭内有一时钟，当火箭高速运动后，此火箭内观察者发现时钟变慢了

B．力学规律在任何惯性参考系中都是相同的

C．一根沿自身长度方向运动的杆，其长度总比静止时的长度要长些

D．高速运动物体的质量会变小

19．一辆轿车在山区的高速公路上以接近光速行驶，穿过众多隧道，已知隧道口为圆形，在将要抵达隧道时，下列说法正确的是（）

A．司机观察到的隧道口为椭圆形隧道的总长度变短

B．司机观察到的隧道口为圆形，隧道的总长度不变

C．司机观察到的隧道口为椭圆形，隧道的总长度不变

D．司机观察到的隧道口为圆形，隧道的总长度变短

20．关于经典力学的适用范围和局限性，下列说法正确的是（）

A．经典力学过时了，应该被量子力学所取代

B．由于超音速飞机的速度太大，其运动不能用经典力学来解释

C．人造卫星的运动不适合用经典力学来描述

D．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述

21．如图所示，惯性系S中有一边长为l的正方形，从相对S系沿x方向以接近光速的匀速飞行器上测得该正方形的图像是（）

A．B．

C．D．

22．以下说法正确的是（）

A．开普勒提出日心说，并指出行星绕太阳转动其轨道为椭圆

B．卡文迪许测量出万有引力常量，并提出万有引力定律

C．牛顿证明了地面上苹果受到的重力和地球对月亮的吸引力是同一种力

D．洲际导弹的速度有时可达到6000m/s，此速度在相对论中属于高速，导弹的质量会明显增大

23．关于电磁波和相对论，下列说法正确的是（）

A．电磁波在真空中传播时，其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均平行

B．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止，空间的电磁波随即消失

C．真空中的光速在不同的惯性参考系中不同

D．狭义相对论中的假设在不同惯性参考系中均成立

24．一枚静止时长30m的火箭以1.5×108m/s的速度从观察者的身边掠过，已知光速为

3×108m/s，观察者测得火箭的长度约为（）

A．30m B．15m C．34m D．26m

25．麦克斯书认为：电荷的周围存在电场，当电荷加速运动时，会产生电磁波。受此启发，爱因斯坦认为：物体的周围存在引力场，当物体加速运动时，会辐射出引力波。爱因斯坦提出引力波的观点，采用了（）

A．类比法B．观察法

C．外推法D．控制变量法

【参考答案】***试卷处理标记，请不要删除

一、选择题

1．B

解析：B

【解析】

【详解】

在19世纪60年代建立经典电磁场理论，并预言了电磁波存在的物理学家是麦克斯韦，创立相对论的科学家是爱因斯坦．

A．麦克斯韦、法拉第，与结论不相符，选项A错误；

B．麦克斯韦、爱因斯坦，与结论相符，选项B正确；

C．赫兹、爱因斯坦，与结论不相符，选项C错误；

D．法拉第、麦克斯韦，与结论不相符，选项D错误；

故选B。

2．D

解析：D

【解析】

【详解】

根据相对论光速不变原理可知，在参考系B中接受到的光的速度等于c，由于B相对A的

距离增大，产生多普勒效应，则知在参考系B中接受到的光的频率变小，波长

c

f

λ=，波

长变长，故D正确，ABC错误。3．B

解析：B

【解析】

【详解】

美国天文学家汤博发现冥王星，海王星是英国人亚当斯发现的，故A错误；英国物理学家卡文迪许用实验的方法测出引力常量G被誉为能“称出地球质量的人”，选项B正确；爱因斯坦建立了相对论，相对论物理学并不否定经典物理学，选项C错误；哥白尼经过多年的天文观测和记录，提出了“日心说”的观点，选项D错误.

4．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

（1）红外线的波长比可见光的波长长，但银行是利用紫外线灯鉴别钞票的真伪；故A错误；

（2）麦克斯韦1860年提出了电磁场理论，一直到1888年赫兹才用实验证实了电磁波的存在；故B错误；

（3）多普勒效应是接收者接收到的波的频率发生改变，而波源本身的频率并未改变．故C 错误；

D、狭义相对论认为：在惯性系中，不论光源与观察者做怎样的相对运动，光速都是一样的，故D正确．

故本题选D．

【点睛】

红外线的波长比可见光的波长长，银行利用紫外线灯鉴别钞票的真伪；麦克斯韦提出了电磁场理论，赫兹用实验证实了电磁波的存在；多普勒效应说明接受者接受到的波的频率发生改变；光速不变是相对论的两个基本假设之一．

5．C

解析：C

【解析】

【详解】

A、做简谐运动的单摆机械能守恒，其数值等于最大位移处摆球的重力势能或平衡位置处摆球的动能．摆球质量越大、振幅越大，其振动能量越大，所以做简谐运动的单摆，其振动能量与振幅和摆球质量有关，故A错误；

B、泊松亮斑是光的衍射现象产生的，全息照相的拍摄利用了光的干涉原理，故B错误；

C、在狭义相对论中，质量、长度、时间的测量结果都是随物体与观察者的相对运动状态而改变的，即都是相对的，故C正确；

D、高级照相机镜头在阳光下呈现淡紫色是光的干涉现象，故D错误。

6．A

解析：A

【解析】

【详解】

根据时间的相对性可知，选项A正确．

7．C

解析：C

【解析】A、火车提速后的速度仍然远小于光速,有关速度问题仍然能用经典力学来处理.故A错误;

B、相对论并没有否定经典力学,而是在其基础上发展起来的,有各自成立范围;经典力学是狭义相对论在低速v c条件下的近似,因此经典力学包含于相对论之中,经典力学是相对论的特例,故B错误;

C、经典力学适用于宏观、低速运动的物体,不仅仅适用于像地球和太阳那样大的宏观物体,象乒乓球、篮球、飞鸟等也可以使用.所以C选项是正确的,D错误.

综上所述本题答案是：C

8．A

解析：A

【解析】

【详解】

物体所具有的能量和其质量有关，根据质能方程，质量越大，所具有的能量越大，所以鸡蛋具有的能量大于乒乓球具有的能量．

A. 鸡蛋大与上述分析结论相符，故A符合题意；

B. 乒乓球大与上述分析结论不相符，故B不符合题意；

C. 一样大与上述分析结论不相符，故C不符合题意；

D. 无法进行比较与上述分析结论不相符，故D不符合题意；

9．B

解析：B

【解析】

【详解】

A．宇宙飞船的运动速度虽然很大，但是远小于光速，没必要用相对论计算它的运动轨道，选项A错误；

B．电磁波的传播速度为光速，选项B正确；

C．牛顿力学是狭义相对论在低速（v＜＜c）条件下的近似，所以相对论没有彻底否定牛顿力学，故C错误。

D．在微观现象中，因微观粒子的速度一般都很大，则相对论效应表现很明显，选项D错误。

10．C

解析：C

【解析】

【详解】

狭义相对论的几个重要的效应：

①钟慢效应：运动的钟比静止的钟走得慢，而且，运动速度越快，钟走的越慢，接近光速时，钟就几乎停止了；

②尺缩效应：在尺子长度方向上运动的尺子比静止的尺子短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点．

③质量变大：质量（或能量）并不是独立的，而是与运动状态相关的，速度越大，质量越大．

A．运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变小，与结论不相符，选项A错误；B．运动的钟变快，运动的尺缩短，运动的物体质量变大，与结论不相符，选项B错误；C．运动的钟变慢，运动的尺缩短，运动的物体质量变大，与结论相符，选项C正确；D．运动的钟变慢，运动的尺伸长，运动的物体质量变大，与结论不相符，选项D错误；11．A

解析：A

【解析】

【详解】

根据题干中的“广义相对论”和“发现了光电效应的规律”可知，预言存在引力波的物理学家是爱因斯坦。

A．A项与上述分析结论相符，故A正确；

B．B项与上述分析结论不相符，故B错误；

C．C项与上述分析结论不相符，故C错误；

D．D项与上述分析结论不相符，故D错误。

12．C

解析：C

【解析】

【详解】

A、核裂变与核聚变都伴有质量亏损，根据质能方程可以知道，亏损的质量释放所对应的能量，并不是转化成能量，故A错误；

B、发生一次β衰变，就有一个中子转化为质子，β衰变的本质是一个中子变成一个质子的过程，同时放出一个电子，光电效应逸出的电子是原子的核外电子电离产生的，故B错误；

C、真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，与光源、观察者间的相对运动没有关系，故C正确；

D、原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，因为核子结合成原子核时要释放能量，由质能方程知质量减小；选项的意思为原子核所含核子单独存在时的总质量大于该原子核的质量，故D错误．

13．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

由l＝l

直运动方向的长度，即身高不变，故D选项正确．

14．A

解析：A

【解析】

【分析】

【详解】

A．红外测温仪根据人体发射红外线的强弱来判断体温高低，选项A正确；

B．机械波和电磁波是不同性质的波，即使频率相同叠加时也不能发生干涉现象，选项B 错误；

C．雷电时发出的声从空气传入水中波速变大，波长变大；光从空气传入水中波速变小，波长变小，选项C错误；

D．高速运动飞船中，沿着速度的方向两点距离才变短，选项D错误。

故选A。

15．D

解析：D

【解析】

【详解】

如果你是在相对于管子静止的参考系中观察运动着的梭镖，那么梭镖看起来就比管子短，在某些位置梭镖会完全处在管子内部．然而当你和梭镖一起运动时，你看到的管子就缩短了，所以在某些位置，你可以看到梭镖两端都伸出管子．假如你在梭镖和管子之间运动，运动的速度是在梭镖运动的方向上，而大小是其一半，那么梭镖和管子都相对于你运动，且速度的大小一样；你看到这两样东西都缩短了，且缩短的量相同，所以你看到的一切都是相对的，依赖于你的参考系．

A．梭镖收缩变短，因此在某些位置上，管子能完全遮住它，与结论不相符，A错误；B．管子收缩变短，因此在某些位置上，梭镖从管子的两端伸出来，与结论不相符，B错误；

C．两者都收缩，且收缩量相等，因此在某个位置，管子恰好遮住梭镖，与结论不相符，C 错误；

D．所有这些都与观察者的运动情况有关，与结论相符，D正确。

故选D。

16．A

解析：A

【解析】

【分析】

【详解】

A．由相对论的观点，时间和空间都是相对的，故A错误，符合题意；

B

．根据时间间隔的相对性：

t?=

可知，时间延缓效应，因此地面上的人看飞

船中的时钟会变慢，但是飞船中的宇航员却看到时钟是准确的，故B正确，不符合题意；

C

．根据长度的相对性：l l=，可知，在运动方向上长度缩短，所以在地面上的

人看来，以10 km/s 的速度运动的飞船在运动方向上会变窄，而飞船中的航天员却感到地面上的人看起来比飞船中的人扁一些，故C正确，不符合题意；

D．当低速宏观物体时，v＜＜c时，△t≈△t′，l≈l0，可知“时间膨胀”和“长度收缩”效果可忽略不计，故D正确，不符合题意；

故选A。

A时间和空间都是相对的,如果物体的速度接近光速,

有公式

t l l ?==

可得则一个事件的发生时间和物体的长度会发生变化,A错误,

思路分析：本题根据相对论分析,

当物体的速度接近光速时

t l l

?==

,

事件发生的时间和物体的长度都会发生变化

试题点评：本题考查了时间和空间的相对性

17．C

解析：C

【解析】

A、伽利略运用理想实验法得出“力不是维持物体运动的原因”,故A错误;

B、库仑总结出了真空中两个静止点电荷之间的作用规律,故B错误;

C、爱因斯坦创立相对论,提出了一种崭新的时空观,所以C选项是正确的;

D、法拉第发现了电磁感应现象,揭示了磁现象和电现象之间的联系;是韦德与库柏在对理论和实验资料进行严格分析后,总结出了法拉第电磁感应定律,故D错误;

综上所述本题答案是：C

18．B

解析：B

【解析】

【详解】

A．当火箭高速运动后，火箭内观察者相对于时钟的速度仍然是0，所以发现时钟的快慢不变，故选项A错误；

B．力学规律在任何惯性参考系中都是相同的，故选项B正确；

C．根据尺缩效应，沿尺子长度方向运动的尺子长度比静止的尺子长度短，当速度接近光速时，尺子缩成一个点，故选项C错误；

D．高速运动物体的质量是会变大的，所以牛顿运动定律不适合高速运动的物体，故选项D错误。

故选B。

19．D

【解析】 【详解】

根据狭义相对论，在运动方向上长度变短，故隧道长度变短，在垂直运动方向上长度不变，故洞口为圆形； 故选D 。

20．D

解析：D 【解析】 【分析】 【详解】

A ．经典力学在低速宏观物理过程中适用，量子力学不可替代，故A 错误；

B ．超音速飞机的速度远低于光速，其运动能用经典力学来解释，故B 错误；

C ．人造卫星的运动速度远低于光速，适合用经典力学来描述，故C 错误；

D ．当物体速度接近光速时，其运动规律不适合用经典力学来描述，故D 正确．

21．C

解析：C 【解析】 【分析】 【详解】

正方形从相对S 系沿x 方向以接近光速匀速飞行的飞行器上运动，根据相对论效应可知，沿x 轴方向正方形边长缩短，而沿y 轴方向正方形边长没有改变，则其形状变成长方形． A ．其形状与结论不相符，选项A 错误； B ．其形状与结论不相符，选项B 错误； C ．其形状与结论相符，选项C 正确； D ．其形状与结论不相符，选项D 错误；

22．C

解析：C 【解析】 【详解】

A ．日心说是尼古拉·哥白尼提出的，开普勒是根据实验数据总结出行星三大运动定律，故选项A 错误；

B ．卡文迪许测量出了万有引力常量，但提出万有引力定律的是牛顿，选项B 错误；

C ．牛顿万有引力定律的提出，经历了：提出猜想?理论推导?实验验证等阶段，其中实验验证，牛顿就证明了地面上苹果受到的重力和地球对月亮的吸引力是同一种力，故选项C 正确；

D ．在爱因斯坦的狭义相对论中，只有能跟光速相比拟的速度才能称为高速，真空中的光速为8c 310m/s =?，而导弹的速度远小于光速，所以没有明显的相对论效应，选项D 错误；

23．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

A．电磁波是横波，电磁波在真空中传播时，它的电场与磁场方向相互垂直，且其传播方向与电场强度、磁感应强度的方向均垂直，故A错误；

B．电磁波可以由电磁振荡产生，若波源的电磁振荡停止了，只是不能产生新的电磁波，但已发出的电磁波不会立即消失，还要继续传播一段时间，故B错误；

C．根据光速不变原理，真空中的光速在不同惯性参考系中是相同的，故C错误；

D．狭义相对性的基本假设是：在不同的惯性参考系中，一切物理规律都是相同的，真空中的光速在不同的惯性参考系中都是相同的，故D正确。

故选D。

24．D

解析：D

【解析】

【分析】

【详解】

根据狭义相对论得火箭上的人测得火箭的长度为30m，根据长度的相对性

=

L L

代入解得观察者测得火箭的长度

L≈

26m

故ABC错误，D正确。

故选D。

25．A

解析：A

【解析】

【详解】

爱因斯坦根据麦克斯韦的观点：电荷周围有电场，当电荷加速运动时，会产生电磁波，提出了物体周围存在引力波，当物体加速运动时，会辐射出引力波的观点，采用了类比法。故A正确。

故选A。